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Gegentaktverstärker.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verstärkerkreise und insbesondere auf Gegentaktverstärker der Klasse A.
Eine der Hauptaufgabe der Erfindung ist es, eine Gegentaktverstärkeranordnung der Klasse A zu schaffen, bei der nicht weniger als Nullvorspannung für die Steuerelektroden der Gegentaktröhren verwendet wird.
Eine andere wichtige Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gegentaktschaltung mit Pentoden in Klasse A-Anordnung mit Nullvorspannung vorzusehen, die unmittelbar auf einen Kraftdetektor folgt, wobei die Impedanzen zwischen dem Ausgangskreis des Detektors und dem gemeinsamen Eingangskreis der Gegentaktröhren derart bemessen sind, dass der günstigste Wirkungsgrad erhalten wird.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Empfänger mit einem Kraftdetektor und einem Wiedergabeapparat und einer einzigen Kraftverstärkerstufe zwischen den beiden, welche Kraftverstärkerstufe aus einem in Klasse A-Anordnung mit Nullvorspannung arbeitenden Gegentaktkreis mit einem Paar Pentoden besteht, dessen Ausgangsleistung doppelt so gross wie die mit nur einer einzigen Pentodenstufe verfügbare ist, wobei überdies Verzerrung durch die dritte Harmonische äusserst verringert und Niederfrequenzentartung vermieden ist.
Durch die Erfindung wird die Einfachheit und der Wirkungsgrad von Kraftverstärkerkreisen erhöht und insbesondere ein Gegentaktverstärker geschaffen, der nicht nur dauerhaft, verlässlich und wirtschaftlich im Betrieb ist, sondern auch wirtschaftlich in der Herstellung und im Einbau in Radioempfänger.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung durch Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht, wobei gleiche Elemente in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Die Fig. l zeigt schematisch einen üblichen Radioempfänger, bei dem die Erfindung in der Form eines Gegentaktverstärkers der Klasse A angewendet ist ; die Fig. 2 veranschaulicht in Form eines Diagramms die Wirkungsweise der Erfindung in der Anordnung nach Fig. 1. Die Fig. 3 stellt eine abgeänderte Form des Gegentaktkreises dar, der als Klasse B-Stufe mit Nullvorspannung arbeitet ; die Fig. 4 gibt ein Diagramm der Wirkungsweise dieser Anordnung. Die Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Form eines für die Verwendung mit dem Gegenstand der Erfindung geeigneten Kraftdetektorkreises.
In Fig. 1 weist der Empfänger einen geerdeten Antennenkreis A, G auf. Dieser Kreis ist mit irgendeinem bekannten mehrstufigen Radio-oder Hochfrequenzverstärker j ! gekoppelt, dessen Ausgangskreis, bei M, mit dem abstimmbaren Eingangskreis einer Detektorröhre 2 gekoppelt ist, der einen veränderbaren Abstimmkondensator 3 enthält. Es versteht sich, dass dieser Kondensator durch Einknopfbedienung zugleich mit einem oder mehreren der in der üblichen Weise in den Hochfrequenzverstärkerstufen angeordneten Abstimmkondensatoren betätigt werden kann.
Die die Röhre 2 enthaltende Detektorstufe arbeitet mit Anodengleichrichtung, wobei negative Vorspannung für das Gitter der Röhre 2 vermittels eines Wiederstandes 4 vorgesehen ist, der in dem negativen Zweig der indirekt-geheizten Kathode der Röhre 2 angeordnet und mit einem üblichen Neben- schluss-oder Überbrüekungskondensator 5 für Hochfrequenz versehen ist.
Die Stromquelle B liefert das geeignete positive Potential für die Anode der Röhre 2 ; ihr positiver Pol ist durch die Primärwicklung eines Audio- oder Niederfrequenztransformators 8 mit der Anode det
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Röhre 2 verbunden, während ihr negativer Pol an das Niederspannungsende des Widerstandes 4 angeschlossen ist. Ein Hoehfrequenz-Nebenwegkondensator 7 von ungefähr 0'002 Mikrofarad liegt im Nebenschluss zur Wicklung 6, der Stromquelle B und dem Widerstand 4, der zweckmässig eine Grösse von ungefähr 5'000 Ohm hat.
Um die Detektorröhre als Kraftdetektor zu betreiben, ist die Stromquelle B so gewählt, dass sie die Anode der Röhre 2 mit einem Potential von ungefähr 250 Volt versorgt.
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und 11 verbunden, wobei der Mittelpunkt der Wicklung 9 in der üblichen Weise an den Vereinigungspunkt der Kathoden der Röhren 10 und 11 angeschlossen ist. Der negative Pol der Stromquelle B'ist mit dem Vereinigungspunkt der Kathoden der Röhren 10 und 11 verbunden und der positive Pol mit dem Mittelpunkt der Primärwicklung 12 des Ausgangstransformators 13, wie es bei einem Gegentaktausgangskreis üblich ist. Die Stromquelle B'versorgt jede der Anoden der Röhren 10 und 11 mit einem Potential von 250 Volt ; und die Schirmgitter der Röhren 10 und 11 sind mit der Stromquelle B'derart verbunden, dass jedes Gitter ein Potential von ungefähr 116 Volt erhält.
Die Sekundärwicklung 14 des Ausgangstrans-
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oder einem elektrodynamischen Lautsprecher, verbunden werden.
Jede der Röhren 10 und 11 enthält ein Hilfsgitter zwischen dem Schirmgitter und der Anode, das innerhalb der Röhre mit der Kathode verbunden ist. Es, ist, besonders auch aus dem Diagramm der Fig. 2, ersichtlich, dass die Steuergitter der Röhren 10 und 11 keine Vorspannung mit Bezug auf die Kathoden haben. Jede Pentode ist auf den Arbeitspunkt der voll ausgezogenen Kennlinie A eingestellt. Mit dieser Einstellung der Gitter der Pentoden arbeitet die diese enthaltende Gegentakt-Kraftverstärkerstufe als Klasse A-Gegentaktverstärker mit Gitternullvorspannung.-
Die Fig. 2 zeigt mit gestrichelter Linie den Gitterstrom G, wenn die den Gittern der Röhren 10 und 11 aufgedrückten Signale oder Zeichen Strom zu verursachen beginnen.
Die resultierende oder dynamische Anodenstrom-Gitterspannungskurve ist in Fig. 2 strichpunktiert gezeichnet. Es wurde gefunden, dass die beste Wirkung eintritt, wenn das Verhältnis der Wirktingszahlen NIN, zwischen der Primärwicklung 6 und jeder Hälfte der Sekundärwicklung 9 des Transformators 8 ungefähr 3 beträgt. Mit anderen Worten, es soll ein Abtransformator mit dem angegebenen Windungszahlverhältnis angewendet werden, um die Impedanz des Ausgangskreises der Röhre 2 dem gemeinsamen Eingangskreis der Pentoden 10 und 11 anzupassen.
Durch die Verwendung des Gegentaktverstärkers gemäss Fig. l werden gegenüber einer Verstärkerstufe mit nur'einer Pentode folgende Vorteile erzielt :
1. Es ist eine doppelt so grosse Ausgangsleistung wie die übliche verfügbar.
2. Für eine gegebene Energiehöhe arbeiten die Röhren mit geringerem Gitterspannungsausschlag mit beträchtlich geringerer harmonischer Verzerrung.
3. Der Fortfall jedes Widerstandes für die Gittervorspannung in dem gemeinsamen Eingangskreis der Gegentaktstufe beseitigt die Niederfrequenzverzerrung, die oft eintritt, wenn eine ungenügende Über- brückung an den Spannungswiderstand einer Pentode gelegt ist. (Es hat sich gezeigt, dass die meisten der im Handel erhältlichen Empfänger eine ungenügende Überbrückung an der erwähnten Stelle aufweisen ; u. zw. liegt der Grund darin, dass für eine gute Wirkung ein hoher Betrag von Kapazität erforderlich wäre und dieser eine erhebliche Erhöhung der Kosten verursachen würde. )
4.
Die Anordnung der Kraftdetektorstufe und der Gegentaktschaltung mit Nullvorspannung ist besonders geeignet für die so wohlgefügte und wirtschaftliche"Midget"-Type der Radioempfänger, und sie vermeidet die sonst notwendige, negative Gittervorspannung in den Niederfrequenzstufen.
Es versteht sich, dass der dem Eingangskreis der Kraftdetektorstufe vorgehende Kreis kein abgestimmter Hochfrequenzverstärker zu sein braucht, sondern auch der übliche Frequenzwandler, erste Detektor oder Zwischenfrequenzverstärker für einen Superheterodynempfänger sein kann. In diesem Falle arbeitet die Röhre 2 als der zweite Detektor des Superheterodynempfängers. Die Sekundärwicklung des Transformators 8 muss. eine niedrige Impedanz haben, um die Gitterverzerrung möglichst gering zu halten ; und es wurde gefunden, dass mit dem oben angegebenen Windungsverhältnis für den Transformator Verzerrung infolge von Gitterstrom nicht auftritt.
Es versteht sich auch, dass, falls erwünscht, die Röhren 10 und 11 als Klasse B-Gegentaktverstärker betrieben werden können, indem die Gitter der Röhren bis zu dem Punkt der Kurve A in Fig. 2 vorgespannt werden, wo sie den Strom unterdrücken.
In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist wieder der Transformator 8 mit seiner Primärwicklung 6 mit den Ausgangselektroden des Kraftdetektors verbunden, während die Enden seiner Sekundärwicklung 9 je mit einem Paar der Zwillingsgitter 20,21 der Röhren 10', 11'verbunden
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so hoch ist, dass bei Nullspannung wenig Anodenstrom fliesst. Daher ist es überflüssig, eine Vorspannung vorzusehen, und der ganze Spannungsausgang des Gleichrichterfiltersystems ist ausnützbar.
Die Anodenstrom-Gitterspannungseharakteristik ist in Fig. 4 durch die Kurve A'dargestellt, der zugleich auftretende Gitterstrom durch die Kurve'und die resultierende dynamische Charakteristik
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durch die gestrichelte Linie. Die Stromquelle B'soll so bemessen sein, dass eine Spannung von ungefähr 300 Volt an jede der Röhren 10'und 11'zu liegen kommt. Die Röhren 10'und 11'brauchen nicht näher beschrieben zu werden, da sie keinen Teil der Erfindung bilden ; es sei nur erwähnt, dass sie zwei konzentrische Gitter haben, von denen das innere Gitter 21 gröber ist als das äussere 20.
Der in Fig. 3 dargestellte Gegentaktverstärker ist also grundsätzlich der Anordnung der Fig. 1 darin gleich, dass Gitter-Nullvorspannung bei den Kraftverstärkerröhren verwendet wird, da es nicht notwendig ist, negative Gittervorspannung in der Niederfrequenzverstärkerstufe anzuwenden. Es ist ferner ersichtlich, dass zugleich Klasse B-Gegentaktverstärkung in der Ausführungsform der Fig. 3 erzielt wird mit dem sehr wünschenswerten Ergebnis, dass bei Batterie-Empfängern die Anodenstromquellen geschont werden. Da die Röhren 10'und 11'mit Gitter-Nullspannung arbeiten, so sind keine Widerstände od. dgl. erforderlich, um Vorspannung von dem Anoden-oder einem anderen Strom zuzuführen, und es treten keine Verzerrungen od. dgl. infolge solcher Widerstände auf.
In Fig. 5 ist eine abgeänderte Form der Antriebsstufe veranschaulicht, die jeder der beiden in Fig. 1 bzw. 3 dargestellten Gegentaktstufen vorangehen kann. Bei dieser Ausführungsform der Kraftdetektorstufe kommt ein Paar von Röhren 30, 31 in Parallelschaltung zur Anwendung mit einer gemeinsamen Gittervorspannungsquelle 31 für das Gitter der beiden Röhren. Eine gemeinsame Anodenspannungsquelle 33 versorgt die Anoden der beiden Röhren mit dem für Kraftdetektorzweeke erforderlichen hohen Anodenpotential.
Der übliche Hoehfrequenzüberbrückungskondensator 34 ist parallel zur Primärwicklung 6 und Quelle 33 geschaltet, und die Sekundärwicklung 9 des Transformators 8 ist mit den Eingangselektroden der in Fig. 1 gezeigten Gegentaktstufe oder den Eingangselektroden der Röhren der in Fig. 3 dargestellten Kraftverstärkerstufe verbunden. Der Vorteil der Verwendung von Detektoren in Parallelschaltung in einer Kraftdetektorstufe ist in dem Umstand gelegen, dass die Impedanz des Detektorausgangskreises verringert wird und daher ein geringeres Untersetzungsverhältnis für den Transformator 8 erforderlich ist.
Wenn auch in den Fig. 1 und 3 die Gegentaktverstärkerstufe mit dem Ausgangskreis einer Kraftdetektorstufe verbunden ist, so versteht es sich doch, dass die Erfindung nicht auf diese Verbindung beschränkt ist. Es kann vielmehr jede beliebige Antriebsstufe der Gegentaktstufe vorausgehen ; es muss nur das geeignete Untersetzungsverhältnis zwischen demAusgangskreis der Antriebstufe und demEingangskreis der Gegentaktstufe angewendet werden, da die Gitter der Gegentaktstufe mit Nullvorspannung arbeiten und Verzerrung infolge von Gitterstrom, veranlasst durch Überlastung des Gegentakteingangskreises, bei entsprechendem Betrieb der Kraftverstärkerstufe vermieden werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung einer aus einem Kraftdetektor und einem mit diesem gekoppelten Gegentaktverstärker bestehenden Anordnung mit Röhren, die Anodenstrom-Gitterspannungscharakteristiken mit negativen und positiven Bereichen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsübertragung zwischen dem Kraftdetektorausgang und dem Gegentaktverstärkereingang mit Untersetzung bewirkt wird und zugleich die Steuergitter des Gegentaktverstärkers auf Nullvorspannung mit Bezug auf die Kathoden desselben gehalten werden.
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Push-pull amplifier.
The present invention relates to amplifier circuits and, more particularly, to class A push-pull amplifiers.
It is a primary object of the invention to provide a class A push-pull amplifier arrangement in which no less than zero bias is used for the control electrodes of the push-pull tubes.
Another important object of the invention is to provide a push-pull circuit with pentodes in a class A arrangement with zero bias, which immediately follows a force detector, the impedances between the output circuit of the detector and the common input circuit of the push-pull tubes being dimensioned such that the most favorable Efficiency is obtained.
The invention also relates to a receiver with a force detector and a playback device and a single force amplifier stage between the two, which force amplifier stage consists of a push-pull circuit with a pair of pentodes working in a class A arrangement with zero bias, the output power of which is twice as large as that with only one single pentode stage is available, furthermore, distortion by the third harmonic is extremely reduced and low-frequency degeneracy is avoided.
The invention increases the simplicity and efficiency of power amplifier circuits and, in particular, creates a push-pull amplifier that is not only durable, reliable and economical to operate, but also economical to manufacture and install in radio receivers.
In the drawing, the invention is illustrated schematically by exemplary embodiments, the same elements in the various figures being provided with the same reference symbols.
Fig. 1 shows schematically a conventional radio receiver in which the invention is applied in the form of a class A push-pull amplifier; FIG. 2 illustrates in the form of a diagram the operation of the invention in the arrangement according to FIG. 1. FIG. 3 shows a modified form of the push-pull circuit which operates as a class B stage with zero bias; Fig. 4 is a diagram of the operation of this arrangement. Figure 5 shows a modified form of force detector circuit suitable for use with the subject invention.
In Fig. 1, the receiver has a grounded antenna circuit A, G. This circuit is connected to some known multi-stage radio or high frequency amplifier j! coupled, the output circuit of which, at M, is coupled to the tunable input circuit of a detector tube 2 which contains a variable tuning capacitor 3. It goes without saying that this capacitor can be operated by one-button operation at the same time as one or more of the tuning capacitors arranged in the high-frequency amplifier stages in the usual way.
The detector stage containing the tube 2 operates with anode rectification, with negative bias voltage being provided for the grid of the tube 2 by means of a resistor 4, which is arranged in the negative branch of the indirectly heated cathode of the tube 2 and has a conventional shunt or bridging capacitor 5 is provided for high frequency.
The current source B provides the appropriate positive potential for the anode of the tube 2; its positive pole is through the primary winding of an audio or low frequency transformer 8 with the anode det
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Tube 2 connected while its negative pole is connected to the low voltage end of resistor 4. A high-frequency bypass capacitor 7 of approximately 0.002 microfarads is shunted to the winding 6, the current source B and the resistor 4, which expediently has a size of approximately 5,000 ohms.
In order to operate the detector tube as a force detector, the current source B is selected such that it supplies the anode of the tube 2 with a potential of approximately 250 volts.
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and 11, the center point of the winding 9 being connected to the junction of the cathodes of the tubes 10 and 11 in the usual manner. The negative pole of the current source B 'is connected to the junction of the cathodes of the tubes 10 and 11 and the positive pole to the center point of the primary winding 12 of the output transformer 13, as is customary in a push-pull output circuit. The current source B ′ supplies each of the anodes of the tubes 10 and 11 with a potential of 250 volts; and the screen grids of the tubes 10 and 11 are connected to the power source B 'such that each grid receives a potential of approximately 116 volts.
The secondary winding 14 of the output trans-
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or an electrodynamic loudspeaker.
Each of the tubes 10 and 11 contains an auxiliary grid between the screen grid and the anode which is connected to the cathode within the tube. It can be seen, especially also from the diagram of FIG. 2, that the control grids of the tubes 10 and 11 have no bias with respect to the cathodes. Each pentode is set to the operating point of the fully extended characteristic curve A. With this setting of the grids of the pentodes, the push-pull power amplifier stage containing them works as a class A push-pull amplifier with grid zero bias.
Fig. 2 shows with a dashed line the grid current G when the signals or signs impressed on the grids of the tubes 10 and 11 begin to cause current.
The resulting or dynamic anode current-grid voltage curve is shown in phantom in FIG. It has been found that the best effect occurs when the ratio of the effective numbers NIN, between the primary winding 6 and each half of the secondary winding 9 of the transformer 8 is approximately three. In other words, a transformer with the specified number of turns ratio should be used in order to match the impedance of the output circuit of the tube 2 to the common input circuit of the pentodes 10 and 11.
By using the push-pull amplifier according to FIG. 1, the following advantages are achieved compared to an amplifier stage with only one pentode:
1. The output power available is twice that of the usual one.
2. For a given energy level, the tubes operate with less lattice voltage swing with considerably less harmonic distortion.
3. The elimination of any resistor for the grid bias in the common input circuit of the push-pull stage eliminates the low frequency distortion that often occurs when an inadequate jumper is applied to the voltage resistor of a pentode. (It has been found that most of the commercially available receivers have insufficient bridging at the point mentioned; the reason is that a large amount of capacity would be required for a good effect and this would require a considerable increase in the Would incur costs.)
4th
The arrangement of the force detector stage and the push-pull circuit with zero bias is particularly suitable for the well-built and economical "midget" type of radio receiver, and it avoids the negative grid bias that is otherwise necessary in the low-frequency stages.
It goes without saying that the circuit preceding the input circuit of the force detector stage does not need to be a tuned high-frequency amplifier, but can also be the usual frequency converter, first detector or intermediate frequency amplifier for a superheterodyne receiver. In this case the tube 2 works as the second detector of the superheterodyne receiver. The secondary winding of the transformer 8 must. have a low impedance to minimize lattice distortion; and it has been found that with the above turns ratio for the transformer, distortion due to grid current does not occur.
It will also be understood that, if desired, tubes 10 and 11 can be operated as class B push-pull amplifiers by biasing the grids of the tubes to the point on curve A in Figure 2 where they suppress the current.
In the embodiment of the invention shown in FIG. 3, the transformer 8 is again connected with its primary winding 6 to the output electrodes of the force detector, while the ends of its secondary winding 9 are each connected to a pair of twin grids 20, 21 of the tubes 10 ', 11'
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is so high that little anode current flows at zero voltage. There is therefore no need to provide a bias voltage and the entire voltage output of the rectifier filter system can be used.
The anode current-grid voltage characteristic is shown in FIG. 4 by the curve A ′, the grid current occurring at the same time by the curve and the resulting dynamic characteristic
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by the dashed line. The current source B 'should be dimensioned such that a voltage of approximately 300 volts is applied to each of the tubes 10' and 11 '. The tubes 10 'and 11' do not need to be described in more detail since they do not form part of the invention; it should only be mentioned that they have two concentric grids, of which the inner grid 21 is coarser than the outer 20.
The push-pull amplifier shown in Fig. 3 is basically the same as the arrangement of Fig. 1 in that grid zero bias is used in the power amplifier tubes, since it is not necessary to use negative grid bias in the low frequency amplifier stage. It can also be seen that at the same time class B push-pull amplification is achieved in the embodiment of FIG. 3, with the very desirable result that the anode power sources are spared in battery receivers. Since the tubes 10 'and 11' work with grid zero voltage, no resistors or the like are required to supply bias voltage from the anode or another current, and no distortions or the like occur as a result of such resistances.
In Fig. 5 a modified form of the drive stage is illustrated, which can precede each of the two push-pull stages shown in Fig. 1 or 3. In this embodiment of the force detector stage, a pair of tubes 30,31 are used in parallel with a common grid bias source 31 for the grid of the two tubes. A common anode voltage source 33 supplies the anodes of the two tubes with the high anode potential required for force detector purposes.
The usual high frequency bypass capacitor 34 is connected in parallel to the primary winding 6 and source 33, and the secondary winding 9 of the transformer 8 is connected to the input electrodes of the push-pull stage shown in FIG. 1 or the input electrodes of the tubes of the power amplifier stage shown in FIG. The advantage of using detectors in parallel in a force detector stage resides in the fact that the impedance of the detector output circuit is reduced and therefore a lower reduction ratio is required for the transformer 8.
Even if the push-pull amplifier stage is connected to the output circuit of a force detector stage in FIGS. 1 and 3, it is understood that the invention is not limited to this connection. Rather, any drive stage can precede the push-pull stage; It is only necessary to use the appropriate reduction ratio between the output circuit of the drive stage and the input circuit of the push-pull stage, since the grids of the push-pull stage work with zero bias and distortion due to grid current caused by overloading the push-pull input circuit can be avoided when the power amplifier stage is operated accordingly.
PATENT CLAIMS:
1. Circuit of an arrangement consisting of a force detector and a push-pull amplifier coupled to it, with tubes which have anode current grid voltage characteristics with negative and positive ranges, characterized in that the voltage transmission between the force detector output and the push-pull amplifier input is effected with reduction and at the same time the control grid of the Push-pull amplifier can be kept at zero bias with respect to its cathodes.